Question

15．水處理技術在生產、生活中應用廣泛，對工業廢水和生活污水進行處理是防止水體污染、改善水質的主要措施．
（1）水的凈化和軟化的區別是水的凈化是用混凝劑將水中的膠體及懸浮物沉淀下來，而水的軟化是除去水中較多的鈣離子和鎂離子．
（2）①生活用水必須保證安全，自來水廠需要對取自江河湖泊中的淡水進行殺菌消毒、混凝沉淀、過濾等工藝處理，這三項處理的正確順序是混凝沉淀→過濾→殺菌消毒．
②下列試劑能夠用來對自來水進行殺菌消毒，且不會造成二次污染的是d填字母）．
a．福爾馬林       b．漂白粉        c．氯氣         d．臭氧
（3）Na₂FeO₄是一種新型水處理劑，工業上可用FeSO₄制備Na₂FeO₄其工藝流程如下：

①工業上常用硫酸亞鐵作混凝劑除去天然水中含有的懸浮物和膠體，為了達到更好的效果，要將待處理水的pH調到9左右，再加人綠礬．請解釋這一做法的原因：Fe²⁺在堿性條件下易被氧化成Fe³⁺，進而水解生成Fe（OH）₃膠體，起到較好的混凝作用，4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-═4Fe（OH）₃（膠體）．（用必要的離子方程式和文字描述）．
②寫出由Fe（OH）₃制取Na₂FeO₄的化學方程式：2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH═2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O．
（4）石灰純堿法是常用的硬水軟化方法，已知25℃時K_sp（CaCO₃）=2.8×10^-9，現將等體積的Ca（OH）₂溶液與Na₂CO₃溶液混合（假設溶液體積具有加和性），若Na₂CO₃溶液的濃度為5.6×10^-5mol•L^-1，則生成沉淀所需Ca（OH）₂溶液的最小濃度為2×10^-4mol/L．

Answer 1

分析 （1）凈化除去懸浮雜質，軟化除去水中鈣、鎂離子；
（2）①先沉淀、再過濾，最后消毒處理；
②對自來水進行殺菌消毒，且不會造成二次污染，只有臭氧的還原產物對水無污染；
（3）①將待處理水的pH調到9左右，再加入綠礬，可得到鐵離子，水解生成膠體；
②發生氧化還原反應生成Na₂FeO₄；
（4）Na₂CO₃溶液的濃度為2.8×10^-5mol/L，等體積混合后溶液中c（CO₃^2-）=1.4×10^-5mol/L，根據Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）計算沉淀時混合溶液中c（Ca²⁺），以此來解答．

解答 解：（1）水的凈化和軟化的區別是水的凈化是用混凝劑將水中的膠體及懸浮物沉淀下來，而水的軟化是除去水中較多的鈣離子和鎂離子，
故答案為：水的凈化是用混凝劑將水中的膠體及懸浮物沉淀下來，而水的軟化是除去水中較多的鈣離子和鎂離子；
（2）①生活用水必須保證安全，自來水廠需要對取自江河湖泊中的淡水進行殺菌消毒、混凝沉淀、過濾等工藝處理，這三項處理的正確順序是混凝沉淀→過濾→殺菌消毒，故答案為：混凝沉淀→過濾→殺菌消毒；
②福爾馬林有毒，含氯物質可導致二次污染，則能夠用來對自來水進行殺菌消毒，且不會造成二次污染的只有臭氧，故答案為：d；
（3）①工業上常用硫酸亞鐵作混凝劑除去天然水中含有的懸浮物和膠體，為了達到更好的效果，要將待處理水的pH調到9左右，再加綠礬，原因：Fe²⁺在堿性條件下易被氧化成Fe³⁺，進而水解生成Fe（OH）₃膠體，起到較好的混凝作用，4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃（膠體），
故答案為：Fe²⁺在堿性條件下易被氧化成Fe³⁺，進而水解生成Fe（OH）₃膠體，起到較好的混凝作用，4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-═4Fe（OH）₃（膠體）；
②由Fe（0H）₃制取Na₂FeO₄的化學方程式為2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH═2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH═2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O；
（4）Na₂CO₃溶液的濃度為5.6×10^-5mol/L，等體積混合后溶液中c（CO₃^2-）=$\frac{1}{2}$×5.6×10^-5mol/L=2.8×10^-5mol/L，根據Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=$\frac{2.8×1{0}^{-9}}{2.8×1{0}^{-5}}$mol/L=1×10^-4mol/L，原溶液Ca（OH）₂溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液Ca（OH）₂溶液的最小濃度為2×1×10^-4mol/L=2×10^-4mol/L，故答案為：2×10^-4mol/L．

點評 本題考查較綜合，涉及混合物分離提純、溶度積的計算、氧化還原反應及應用等，注重高頻考點的考查，綜合性較強，綜合考查學生的分析、實驗和計算能力，題目難度較大，注意化學與生活的聯系．